CN109768017B - 一种存储器卡散热结构及其加工工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种存储器卡散热结构及其加工工艺方法，其中，存储器卡散热结构，包括封装基板，设于所述封装基板内的闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片；所述封装基板的上表面设有第一散热器，下表面设有第二散热器；所述封装基板的下表面且位于所述第二散热器的一侧还设有金手指。本发明提高了散热效率，还能对外部杂讯的干扰起到良好的隔离并引导静电释放ESD的作用，使得数据的更加稳定和安全，更好地满足了需求。
Description
技术领域
本发明涉及存储器卡加工制造领域，更具体地说是指一种存储器卡散热结构及其加工工艺方法。
背景技术
现有TF卡主要应用于移动电话，平板电脑，电子书，导航仪等便携式终端设备的存储应用中。随着社会发展，人们对可插拔，移动式存储卡的高容量，资产和信息安全及支持连续录制强劲耐力的视频监控功能等提出了越来越高的需求，与之对应则要求封装体内安全及存储芯片和其对应的内置电路设计变得越来越复杂，安全芯片，外围电路和高容量存储芯片的频繁连续循环工作导致存储卡的散热成了不同忽视的问题，TE-TF卡较符合高容量安全存储卡封装技术发展的趋势即：资产及信息安全、高容量和多功能等。
现有TF卡封装体芯片面采用全树脂封装，使得芯片向其表面方向传热相对困难；TF卡封装体金手指面除金手指外，其他区域全部是涂覆有油墨并线路随机分布的的基板，导致热量不容易通过基板面传热到外部；现有TF卡多是只有简单存储，并不涉及信息安全及其他多功能，所以外围电路简单；且由于封装体两面没有特别的散热设计，导致存储卡内芯片热量只通过金手指，涂覆有油墨的基板及树脂封装材料很难快速充分的散热出去，无法满足需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种存储器卡散热结构及其加工工艺方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种存储器卡散热结构，包括封装基板，设于所述封装基板上表面的闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片；所述封装基板的上表面设有第一散热器，下表面设有第二散热器；所述封装基板的下表面且位于所述第二散热器的一侧还设有金手指；所述闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片均通过焊接金线与所述第二散热器连接。
其进一步技术方案为：所述第二散热器与所述金手指之间还设有散热回路。
其进一步技术方案为：所述封装基板位于所述第二散热器的另一侧还设有若干个外围元件。
其进一步技术方案为：所述闪存芯片与所述封装基板的上表面粘接，所述控制器芯片和存储器芯片粘接于所述闪存芯片的表面。
其进一步技术方案为：所述第一散热器和第二散热器粘接于所述封装基板。
一种存储器卡散热结构的加工工艺方法，包括以下步骤：
S1、制作封装基板；
S2、将第二散热器粘接于封装基板的下表面，将外围元件粘接于封装基板的上表面；
S3、将闪存芯片粘接于封装基板的上表面；
S4、将控制器芯片和存储器芯片粘接于闪存芯片的表面；
S5、通过焊接金线将闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片与第二散热器连接；
S6、将金手指和散热回路安装在封装基板的下表面，第一散热器粘接在封装基板的上表面；
S7，封装成型，以完成加工。
其进一步技术方案为：所述制作封装基板包括以下步骤：1、原始覆铜板下料及蚀刻薄铜；2、钻孔；3、电镀铜；4、塞孔打磨；5、形成线路；6、光学检测；7、阻焊层；8、镀镍金；9、抗氧化处理；10，成型。
其进一步技术方案为：所述第一散热器和第二散热器的加工包括以下步骤：1、最初金属材料检查；2、金属成型；3、电镀；4、抗氧化表面处理；5、视检；6、包装，完成制作。
其进一步技术方案为：所述S7之后，还包括：进行通短路测试，及进行品质检验。
本发明与现有技术相比的有益效果是：提高了散热效率，还能对外部杂讯的干扰起到良好的隔离并引导静电释放ESD的作用，使得数据的更加稳定和安全，更好地满足了需求。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明一种存储器卡散热结构的侧视图；
图2为本发明一种存储器卡散热结构的俯视图；
图3为本发明一种存储器卡散热结构的仰视图；
图4为本发明一种存储器卡散热结构的加工工艺方法的流程图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1至图4所示的具体实施例，一种存储器卡散热结构，包括封装基板10，设于所述封装基板10上表面的闪存芯片20，控制器芯片30，及存储器芯片40；所述封装基板10的上表面设有第一散热器50，下表面设有第二散热器60；所述封装基板10的下表面且位于所述第二散热器60的一侧还设有金手指70。
其中，该存储器卡散热结构提高了散热效率。
具体地，如图1至3所示，所述第二散热器60与所述金手指70之间还设有散热回路80，便于散热。
其中，所述封装基板10位于所述第二散热器60的另一侧还设有若干个外围元件90。
其中，所述闪存芯片20与所述封装基板10的上表面粘接，所述控制器芯片30和存储器芯片40粘接于所述闪存芯片20的表面，使其能够快速的传输数据，且使热量集聚，通过与其接触的芯片，基板走线和树脂封装料进行传导，加速热量散去，保证内部芯片工作安全。
其中，所述闪存芯片20，控制器芯片30，及存储器芯片40均通过焊接金线100与所述第二散热器连接。
其中，所述第一散热器50和第二散热器60粘接于所述封装基板10，生产方便且成本低。
本发明的TE-TF存储卡由控制器，闪存芯片及电源，晶振等外围电路构成，在基板的走线设计上，芯片晶粒侧预留焊接散热芯/器的焊盘，保证主要热耗芯片的热量既能通过散热芯/器导热到封装体树脂外侧，又能通过金手指面的大面积散热盘面快速散热，金手指侧预留大面积的散热盘面，保证散热金属露出，为了使金属不易氧化，可以对金属表面进行电镀或者抗氧化处理，保证金属直接露出加速与外部散热。
如图4所示，本发明还公开了一种存储器卡散热结构的加工工艺方法，包括以下步骤：
S1、制作封装基板；
S2、将第二散热器粘接于封装基板的下表面，将外围元件粘接于封装基板的上表面；
S3、将闪存芯片粘接于封装基板的上表面；
S4、将控制器芯片和存储器芯片粘接于闪存芯片的表面；
S5、通过焊接金线将闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片与第二散热器连接；
S6、将金手指和散热回路安装在封装基板的下表面，第一散热器粘接在封装基板的上表面；
S7，封装成型，以完成加工。
其中，所述制作封装基板包括以下步骤：
1、原始覆铜板下料及蚀刻薄铜，对原始覆铜板进行最初的蚀刻；
2、钻孔，产生通孔，为后续镀铜厚上下电路层电信号得以导通；
其中，在钻孔后，还需要钻孔后除残渣，除去多余的残渣后，进行化学铜处理，进而进行电镀铜处理和铜面处理，钻孔时受热孔内壁纤维会聚合而产生残渣，除残渣工艺目的是去除孔内残渣和杂质，再进行孔化学铜，在基板表面及孔壁形成一层较薄的沉积化学铜层，以方便后续电镀作业 ；
3、电镀铜，利用电镀方式增加孔铜及面铜厚度以达到客户要求；
其中，电镀铜后还需要铜面处理，是对铜面进行清洁并除去药液残留等，其处理流程是：酸洗---电镀---水洗---烘干；
4、塞孔打磨，经过网印塞孔---预烘烤后---进行曝光显影----刷磨，塞孔的目的是利用树脂或者油墨塞孔保护孔铜，放置厚度制程对孔铜进行破坏；
5、形成线路，前处理（可以增加表面粗糙度和表面积，增加附着力）---压膜（保护不蚀刻的铜面）和曝光（利用紫外光能量形成影像转移）—显影（露出部分铜面）---蚀刻（选择性蚀刻线路）—去膜（将铜面的保护膜去除）等流程增加；
6、光学检测，针对制程半成品进行检查，以降低不良品；
7、阻焊层，对不需要露出的线路进行油墨保护并进行烘烤固定；
8、镀镍金，对需要露出的焊盘或者需要焊接的地方进行电镀软金或者硬金，软金用于焊接，而硬金一般作为金手指使用，一般分为：前处理---镀镍---预镀金---镀软金或硬金---去膜等流程；
9、抗氧化处理，以棕氧化及电镀镍金/镍钯金为例，棕氧化工艺是一项可替代传统黑氧化的化学处理工艺，具有黑氧化相同的效能，增强膜层与半固化片之间的结合力，并且流程相对简单；棕氧化不是直接在铜表面生成一层铜的氧化物，而是在铜表面进行微蚀的同时生成一层极薄的均匀一致的有机金属转化膜；而电镀镍金/镍钯金：是在铜箔的表面进行电镀或者化学沉金；不论是棕氧化还是镍金或者镍钯金都是对暴露空气中的铜进行抗氧化处理，以在能充分散热的情况下保护铜箔不被氧化而长期使用；
10，成型，最终片成型，以供给后续加工使用。
其中，第一散热器是用铜或者其他金属材质通过蚀刻，后处理，成型等工艺流程形成，主要用于辅助发热物体进行必要的散热和保护芯片的作用；第一散热器的材质一般可选用C1100，C1020，C1220，1050/5052等，并按需求附以电镀镍或阳极电镀，或者电镀镍加铬等都比较流行，还有可用于较特殊的黑氧化或者棕氧化；第一散热器的特殊表面特性：为了提高电导率，一般可电镀银或者铜，为了提高可焊接性，则一般是电镀锡，而为了提升光反射率，则可电镀银和铑，电镀金和钯则可以减小接触电阻，根据实际需要进行表面特性选择。
其中，所述第一散热器和第二散热器的加工包括以下步骤：
1、最初金属材料检查，对铜合金比如C1100，C1020，或铝合金1050，5052，6061等进行检查；
2、金属成型，对最初板材的角落半径，表面平整度，半蚀刻深度，过孔等进行按要求蚀刻处理成型；
3、电镀，对铜材进行必要的电镀，需要注意整片的宽度，孔位置，厚度及电镀要求区域等；
4、抗氧化表面处理，对铜材表面进行必要的抗氧化处理，以防止氧化，比如电镀镍，光，或亚光，暗光电镀镍，黑/棕氧化等；
其中，抗氧化表面处理后，还需要表面涂覆，按要求对抗氧化表面进行必要的涂覆处理；
5、视检，对成型的散热片进行视检以帮助提高良品率，检查尺寸，高度，共面性，厚度，粗糙度等；
6、包装，完成制作，供后续加工使用。
进一步地，所述S7之后，还包括：进行通短路测试，及进行品质检验，以保证电路没有问题，及产品质量没有问题。
本发明中所用的散热器所使用的金属材料，不局限于铜材质；散热器的外形，大小，厚度，安装位置和装配方式或方法等不限；本发明中存储金手指面的大面积金属散热盘表面处理工艺，不局限于电镀镍金，棕氧化等，露出的散热盘大小，位置和金属类型和厚度等不限；本发明可以根据散热大小需要，或者只增加散热器或者只需在基板表层暴露一定面积金属作为散热盘，也可以结合散热器和基板暴露散热金属形成散热回路，以上散热设计组合不限。
本发明的存储器卡（TE-TF卡）适用于需要频繁工作异与普通存储卡，甚至对散热有较高需求的热加强型快闪存储卡封装体，在同标准TF卡相同封装厚度情况下，TE-TF卡封装体能比普通TF卡具有更好的散热以保证存储卡正常工作所需的操作温度；同理如果相同存储容量的封装，TE-TF卡比普通TF卡更加适用于工作条件更恶劣的安全级存储，非常适合存储卡对信息安全的发展趋势；TE-TF卡封装技术的典型特征是在封装体的两面做出散热设计并形成散热回路，芯片面采用内置散热器件（或散热芯/器，以下都以散热芯/器称谓代替），金手指面采用大面积露金属散热，如有必要，安装在相应的散热底座，以应用到对信息安全和高容量存储的不同终端产品中。
本发明的TE-TF卡是一种基于半导体快闪存储的便携式记忆体设备，兼容标准TF卡接口定义，它具有体积小，数据传输速度快，保证信息安全，高容量和可热插拔等良好的特性，除可应用于传统的便携式设备如移动电话，相机，电子书，平板电脑，行车记录仪，导航等，随着物联网及社会发展，会更广泛应用于AI，4K超高清视频应用市场需求，和应用于安防行业如智能家居，民用监控等领域；TE-TF封装体具有与现有TF卡相同的接口标准，可直接将TE-TF卡应用到使用普通TF卡的现成插槽中使用，不需要修改或重新设计应用终端接口，为满足现代社会信息安全及对存储高容量的需求，热加强型存储卡的发展趋势提供了可行的快速解决方案。
本发明的TE-TF卡在兼容当前普通TF卡封装体的情况下，通过对底材基板及封装结构的创新设计，使封装外形满足TF卡标准的情况下；全新基板底部特别的大面积接地散热金属设计，使TE-TF卡安装时紧贴终端外部便于芯片热量通过基板迅速传导至外部以改善散热，芯片顶部内嵌的接地散热芯/器设计可以使芯片热量除从封装体顶部散热，还可以形成全新三维立体散热闭合路径的热加强型TF卡封装体设计；大面积的接地散热芯/器除改善散热外，也能对外部杂讯的干扰起到良好的隔离并引导静电释放ESD的作用，能增强TF卡的数据稳定和安全；在相同TF卡标准外形的情况下实现高容量，高散热，并保证存储数据安全和稳定。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种存储器卡散热结构，其特征在于，包括封装基板，设于所述封装基板上表面的闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片；所述封装基板的上表面设有第一散热器，下表面设有第二散热器；所述封装基板的下表面且位于所述第二散热器的一侧还设有金手指；所述闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片均通过焊接金线与所述第二散热器连接。
2.根据权利要求1所述的一种存储器卡散热结构，其特征在于，所述第二散热器与所述金手指之间还设有散热回路。
3.根据权利要求1所述的一种存储器卡散热结构，其特征在于，所述封装基板位于所述第二散热器的另一侧还设有若干个外围元件。
4.根据权利要求1所述的一种存储器卡散热结构，其特征在于，所述闪存芯片与所述封装基板的上表面粘接，所述控制器芯片和存储器芯片粘接于所述闪存芯片的表面。
5.根据权利要求1所述的一种存储器卡散热结构，其特征在于，所述第一散热器和第二散热器粘接于所述封装基板。
6.一种存储器卡散热结构的加工工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制作封装基板；
S2、将第二散热器粘接于封装基板的下表面，将外围元件粘接于封装基板的上表面；
S3、将闪存芯片粘接于封装基板的上表面；
S4、将控制器芯片和存储器芯片粘接于闪存芯片的表面；
S5、通过焊接金线将闪存芯片，控制器芯片，及存储器芯片与第二散热器连接；
S6、将金手指和散热回路安装在封装基板的下表面，第一散热器粘接在封装基板的上表面；
S7，封装成型，以完成加工。
7.根据权利要求6所述的一种存储器卡散热结构的加工工艺方法，其特征在于，所述制作封装基板包括以下步骤：1、原始覆铜板下料及蚀刻薄铜；2、钻孔；3、电镀铜；4、塞孔打磨；5、形成线路；6、光学检测；7、阻焊层；8、镀镍金；9、抗氧化处理；10，成型。
8.根据权利要求6所述的一种存储器卡散热结构的加工工艺方法，其特征在于，所述第一散热器和第二散热器的加工包括以下步骤：1、最初金属材料检查；2、金属成型；3、电镀；4、抗氧化表面处理；5、视检；6、包装，完成制作。
9.根据权利要求6所述的一种存储器卡散热结构的加工工艺方法，其特征在于，所述S7之后，还包括：进行通短路测试，及进行品质检验。
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